趣味数学七桥问题
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《有趣的七桥问题》学历案一、学习目标1、了解七桥问题的背景和历史。
2、掌握解决七桥问题的方法和思路。
3、培养逻辑思维和抽象思考能力。
二、学习重难点1、重点(1)理解七桥问题的本质。
(2)运用图形和数学方法解决问题。
2、难点(1)将实际问题转化为数学模型。
(2)理解欧拉定理在解决问题中的应用。
三、学习过程(一)引入在欧洲的一个小城,有一条河穿城而过,河上有七座桥把河中的两个岛与河岸连接起来(如下图所示)。
有人提出一个有趣的问题:一个步行者怎样才能不重复、不遗漏地一次走完七座桥,最后回到出发点?(二)探索1、尝试与困惑许多人尝试去走,但都没有成功。
他们走了各种各样的路线,有的从这个桥出发,有的从那个桥出发,有的先过桥再绕岛,有的先绕岛再过桥,但最终都没能找到一种满足要求的走法。
2、图形转化为了更清晰地思考这个问题,我们把两个岛和河岸看成四个点,把七座桥看成连接这些点的七条线。
于是,七桥问题就转化成了一个图形问题(如下图所示)。
3、分析与思考我们来观察这个图形,点与点之间的连线有的只有一条,有的有多条。
那么,怎样才能判断是否存在一种走法能够一次不重复地走遍所有的线呢?(三)欧拉的解法1、欧拉定理数学家欧拉经过深入思考,提出了一个重要的定理:如果一个图能够一笔画成,那么必须满足以下两个条件之一:(1)图中所有的点都是偶点(与该点相连的线的数量为偶数)。
(2)图中只有两个奇点(与该点相连的线的数量为奇数),并且一笔画必须从其中一个奇点出发,到另一个奇点结束。
2、应用定理回到我们的七桥问题图形,我们来数一数每个点的连线数量:点 A 有 3 条连线,是奇点;点 B 有 3 条连线,是奇点;点 C 有 5 条连线,是奇点;点 D 有 3 条连线,是奇点。
可以看出,这个图形中有 4 个奇点,不满足欧拉定理中能够一笔画成的条件。
所以,七桥问题不存在一种走法能够一次不重复地走遍所有的桥。
(四)深入理解1、其他类似问题让我们再来看一些类似的问题。
《有趣的七桥问题》学历案在数学的广袤世界里,有一个看似简单却蕴含深刻道理的问题,那就是“七桥问题”。
这个问题以其独特的魅力,吸引了无数数学爱好者的探索和思考。
让我们先来说说这个问题的具体情况。
在一个古老的城市里,有一条河穿过,河上有七座桥把河的两岸和河中的两个小岛连接起来(我们可以简单地想象成一个类似“田”字的形状,只不过“田”字的四笔交叉处是小岛,而笔画就是桥)。
人们好奇是否能够不重复地一次性走完这七座桥,并且最终回到起点。
起初,很多人尝试通过不断地摸索和实践来找到答案。
他们在地图上比划,亲自到实地去走,但是都没有成功。
这看似只是一个关于走路路线的小问题,却难倒了众多的尝试者。
这个时候,伟大的数学家欧拉登场了。
欧拉没有像其他人那样盲目地去尝试各种路线,而是用一种全新的思维方式来思考这个问题。
他把陆地和小岛抽象成点,把桥抽象成连接这些点的线。
这样一来,原来的实际地理问题就转化成了一个纯粹的数学图形问题。
经过深入的研究和分析,欧拉得出了一个重要的结论:如果一个图形中的奇点(连接的线条数量为奇数的点)数量超过两个,那么就不可能一次性不重复地走完所有的线路。
而在七桥问题所转化成的图形中,四个点都是奇点。
这个结论的得出,不仅仅是解决了七桥问题本身,更重要的是开创了一种新的数学研究方法——图论。
图论在后来的数学、计算机科学、物理学等众多领域都发挥了巨大的作用。
对于我们学习数学的人来说,七桥问题具有很多重要的启示。
首先,它告诉我们,解决问题不能仅仅依靠盲目的尝试和经验,而是需要运用理性的思维和科学的方法。
就像欧拉那样,通过抽象和转化,将复杂的实际问题简化为易于处理的数学模型,从而找到问题的本质和规律。
其次,七桥问题让我们明白数学并不是孤立存在的,它与我们的现实生活紧密相连。
一个看似普通的城市布局问题,背后竟然隐藏着深刻的数学原理。
这让我们更加坚信,只要我们善于观察和思考,就能在日常生活中发现数学的影子,并用数学的知识去解决实际的问题。
《有趣的七桥问题》学历案一、引言在数学的世界里,有许多看似简单却蕴含深刻道理的问题,七桥问题就是其中之一。
这个问题不仅具有趣味性,还对数学的发展产生了重要的影响。
接下来,让我们一起走进这个有趣的七桥问题。
二、七桥问题的背景18 世纪,在东普鲁士的哥尼斯堡城(今俄罗斯加里宁格勒),普莱格尔河穿城而过。
河中有两个小岛,河上有七座桥将两个岛屿与河岸连接起来(如下图所示)。
当时,城中的居民们热衷于一个有趣的消遣活动:试图找出一种方法,不重复地走过这七座桥,最后回到起点。
但经过多次尝试,始终没有人能够找到这样的路径。
三、问题的提出这个看似简单的游戏,引起了数学家欧拉的关注。
欧拉思考:是否存在一种可能,能够一次性不重复地走完这七桥,并且最终回到起点?如果存在,应该如何走;如果不存在,又是为什么?四、欧拉的解法欧拉首先将这个实际问题转化为了一个数学模型。
他把两个小岛和河的两岸分别看作四个点,而把七座桥看作是连接这些点的七条线。
于是,问题就变成了能否一笔画出这个图形,并且起点和终点重合。
欧拉经过深入研究,得出了一个重要的结论:一个图形要能够一笔画出,必须满足以下两个条件:1、图形必须是连通的,也就是说从图形上的任意一点出发,都可以通过连接的线条到达图形上的其他点。
2、图形中的奇点(与该点相连的线条数量为奇数)个数为0 或2。
在七桥问题所对应的图形中,四个点都是奇点(连接的线条数量均为奇数),不满足上述条件。
因此,不可能一次性不重复地走过这七座桥。
五、七桥问题的意义1、开创了图论的研究七桥问题的解决,为图论这一数学分支的诞生奠定了基础。
图论在现代数学、计算机科学、物理学等领域都有着广泛的应用。
2、培养逻辑思维能力通过思考和解决七桥问题,能够锻炼我们的逻辑思维能力,让我们学会从复杂的实际问题中抽象出数学模型,运用数学方法进行分析和解决。
3、激发对数学的兴趣七桥问题以其趣味性和挑战性,激发了人们对数学的兴趣和探索欲望,让更多的人感受到数学的魅力。